英国自动控制类专业典例分析报告
如果有人这样对你说，外国没有自动化专业，那他的关注点可能在美洲。因为外国不仅有，而且很多。
如果有人跟你这样说，外国自动化专业跟大陆一模一样，那他可能就是只看了专业名，针对这个问题，这篇报告将走进设置自动控制类最多的英伦大地，带着旅行的眼光，看看国外设置的类似自动化专业有什么独特之处。
谢菲尔德大学
本报告将以英国谢菲尔德大学为例来分析英国设置的自动化类专业，至于为什么选择这所，而不是更加知名的曼彻斯特、帝国理工，主要是因为这所学校单独设置了自动控制与系统工程系，与中国大陆情况最为相似。
The University of Sheffieldwww.sheffield.ac.uk
打开他们的官网，首先是一段听上去高大上的话，The only Department in the UK and one of the best in the world dedicated to Control and Systems Engineering（英国唯一的控制系，也是世界上最好的控制和系统工程系之一），
接着看他们的自我介绍（为节省篇幅，摘录均为翻译文）
为了应对在全球所有行业分支机构自动控制变得越来越重要这一趋势。1968年本系成立，至今我们已发展成为欧洲最大的控制和系统工程系，我们拥有130多名学术人员，研究助理和研究学生以及300多名本科和研究生。英国地区对教育需求不断增加以及计算技术的快速变化使得我们迅速发展。我们提供一系列本科和研究生学位课程，为自动控制和系统工程及相关主题的研究生培训提供各种机会。
英国大学的本科项目设置与国内不同，英国同样一个专业设置有Beng和Meng，唯一区别是Meng多一年实习，且深度比较大。如果直译过来是工程学学士和工程硕士，但值得注意的是，英国的所谓工程硕士项目是颁发的本科学位。
这个系设置有本科专业，一共三大项。课程设置如下：
系统与控制 工程学士（学制三年）
课程描述
成为掌握高级控制系统分析方法和工业中广泛使用的设计技术的专家。了解如何控制传统工程系统以及如何将您的知识应用于复杂系统，如生物过程，金融或能源系统，航空航天和环境。
第一年
核心模块：
数字和嵌入式系统、电气和电子电路简介、系统工程与软件简介、建模，分析和控制、物理系统、系统工程数学、全球工程挑战周
第二年
核心模块：
控制系统设计与分析、数学与数据建模、机电一体化、信号，系统和通信、系统工程和面向对象编程
可选模块：
第三年
核心模块：
个人项目、数字信号处理、工程师的财务和法律、硬件在环和快速控制原型、智能系统、状态空间控制设计、系统识别
可选模块：
基于智能体的建模和多智能体系统、Biomechatronics、制造系统、实时嵌入式系统、机器人、空间、系统工程、结构振动
带一年实习的系统与控制工程学士（学制四年）
成为掌握高级控制系统分析方法和工业中广泛使用的设计技术的专家。通过在行业中度过一年来提升您的职业前景。你在那一年向大学支付减费并获得工资。
您将学习如何控制传统工程系统以及如何将您的知识应用于其他系统，如生物过程，金融或能源系统，航空航天和环境。工作实习将把你的知识融入到背景中。
第一年
核心模块：
数字和嵌入式系统、电气和电子电路简介、系统工程与软件简介、建模，分析和控制、物理系统、系统工程数学、全球工程挑战周
第二年
核心模块：
控制系统设计与分析、数学与数据建模、机电一体化、信号，系统和通信、系统工程和面向对象编程
可选模块：
第三年
核心模块：
工业年（这一点体现了重视实践的特点）
第四年
核心模块：
个人项目、数字信号处理、工程师的财务和法律、硬件在环和快速控制原型、智能系统、状态空间控制设计、系统识别
可选模块：
基于代理的建模和多代理系统、Biomechatronics制造系统、实时嵌入式系统、机器人、空间系统工程、结构振动
系统与控制工程（工程管理）（学制三年）
核心模块：
数字和嵌入式系统、电气和电子电路简介、系统工程与软件简介、建模，分析和控制、物理系统、系统工程数学、全球工程挑战周
第二年
核心模块：
控制系统设计与分析、管理主题和观点、数学与数据建模、机电一体化、信号，系统和通信、系统工程和面向对象编程
第三年
核心模块：
个人项目、经理人的会计和财务、数字信号处理、工程师的财务和法律、智能系统、状态空间控制设计
可选模块：
基于代理的建模和多代理系统、硬件在环和快速控制原型、实时嵌入式系统、机器人、空间系统工程、系统识别
我们的课程内容每年进行一次审核，以确保它是最新的和相关的。个别模块偶尔会更新或撤消。这是通过我们世界领先的研究、资金变化; 专业认证要求; 学生或雇主的反馈; 审查结果; 和员工或学生人数的变化来决定; 如有任何变更，我们会及时咨询并告知学生，并采取合理措施尽量减少干扰。
经过与国内自动化专业的比较，开设的课程大体相近，详细如下：（以三年制为例）
数字与嵌入式系统：（对标国内数字电子技术）
本单元旨在让学生掌握数字系统中“硬件如何工作”的核心知识，并使用示例/案例研究介绍嵌入式系统的概念。该模块涵盖了嵌入式系统，数字系统，布尔代数，逻辑门，逻辑表达式，组合逻辑，A / D和D / A转换器，计算机系统和架构的介绍。内容作为讲座，教程和实验室课程的组合提供，使学生对嵌入式系统及其应用有基本的了解。第二学期的小组设计项目将加强对第一学期所教内容的理论和理解。该模块还涵盖了工作场所所需的重要技能，例如项目管理和团队合作。
电气与电子电路：（对标国内电路、模拟电子技术）
该模块介绍了用于预测无源电路元件，电阻，电容和电感组合的行为的概念和分析工具，这些电路由可能是交流或直流电源的理想电压和/或电流源驱动。所涉及的思想不仅从建模真实电子电路的角度来看是重要的，而且因为生物学，医学和机械工程中的许多复杂过程本身都是由电路建模的。想法扩展到有源电子元件;二极管，晶体管和运算放大器以及使用这些器件的电路。还包括变压器，磁性元件和直流电机。
系统工程与软件：（对标国内计算机控制技术、国内本科欠缺系统工程教育）
工程应用程序通常很复杂，因此学生还需要掌握分析问题解决的能力以及应用系统工程方法的能力，作为设计和实施的系统方法。小组项目将了解设计和构建计算机控制系统所需的问题解决类型和系统工程。由于小组项目，学生将提高沟通，团队合作和反思实践的技能。制造业，航空航天，机器人，能源，金融，医疗保健和许多其他领域的工程应用主要是基于计算机或计算机控制的。为了能够创建基于计算机和计算机控制的应用程序，学生需要掌握相关软件和编程语言的熟练程度。在本单元中，实验室和几个单独的任务将建立熟练程度来创建C程序作为工程问题的解决方案。
建模分析与控制：（对标国内自动控制原理一部分）
本单元将介绍简单连续动力系统的建模原理。该模块还介绍了线性模型的分析。它包括对行为与物理参数相关的一阶和二阶系统的动态行为的详细分析，例如上升时间，建立时间，过冲，稳态。阻尼和阻尼比和共振。还讨论了频率响应。我们将通过提供开环和闭环控制的示例来介绍控制和反馈作为主题，并对线性模型进行详细分析，重点是一阶和二阶系统。向学生介绍简单实用的反馈机制，包括PID控制器和性能标准，如偏移，稳定性，极点和零点。您将学习如何使用拉普拉斯变换解决线性微分方程的原理，以及使用传递函数和方框图代数进行系统表示的原理。您还将通过使用傅立叶级数来了解系统分析的频域影响。MATLAB用于加强所有模块内容和课程作业的模拟和分析。
物理系统：（对标国内大学物理，比较深入）
该模块将向学生介绍动态系统的建模和分析。学生将学习基于真实案例研究的不同类型的物理系统。这个20学分的一年课程将在两个学期内教授。在秋季学期，将引入机械和电气 - 机械系统。在第二学期，机械主题将继续旋转系统，然后引入热力学系统以及流动系统。学生将了解管理各种物理系统的物理定律，各种系统组件的影响和相互作用，以及建模和分析此类系统的系统方法。
系统工程数学：（对标国内高等数学、线性代数一部分）
本单元包含学生在系统工程课程中所需的核心数学能力。这包括基本代数和函数、初等微积分（微分和积分）、低阶微分方程的解、泰勒级数和迭代法、矩阵代数和联立方程、向量和复数。内容是在系统工程上下文中交付的。定期的形成性评估和支持性资源鼓励学生学习。
大二、
控制系统设计与分析：（对标国内自动控制原理一部分）
该模块为理解反馈控制系统分析、设计和应用提供了坚实的理论基础，适用于一般工程专业的学生。这得到了硬件实验室，PC实验室活动和课程的支持。内容涵盖标准分析工具，如根轨迹，伯德图，奈奎斯特图和z变换。课程的后半部分侧重于使用这些分析工具设计常见的反馈策略，学生将通过应用于实验室和硬件系统来进行指示性设计并加强学习。
数学与数据建模：（对标国内线性代数、复变函数、概率论、数学深度比国内深入）
本模块介绍了分析数学技术、数值方法和算法在后续更高层次模块研究中的应用，以及解决各种工程问题的应用。学生们将在系统工程所需的核心数学工具的理论和应用以及这些工具在系统仿真和基于数据的建模中的应用方面发展自己的技能。所涉及主题的简要概述包括：复变量和傅立叶变换、矩阵和矩阵表示的系统分析、多变量函数优化、概率、数值积分技术和数据建模与分析。该模块使用数学技术嵌入工程实例。
机电一体化（对标国内CAD、自动检测、微型控制器、机电一体化技术）
本单元涵盖了机械、电气和计算系统的表示、分析和设计方法，以及它们与机电系统的集成。本课程将帮助学生设计、分析、开发和集成机电系统。该单元包括有关机电系统原理、二维/三维CAD设计、传感器和仪器、驱动、数字数据采集、信号预处理、硬件接口、微控制器编程和外围设备的讲座；分析机电元件的实践；设计、开发和测试MEC的项目工作。Hatronic系统。
信号、系统与通信（对标国内信号与系统）
现代通信系统提供了推动信息时代的技术发展的支柱。数据分析，机器学习和网络化解决方案的增加推动了数字通信系统越来越多地被用作实现可靠和有效信息交换的手段的趋势。该单元的目标是提供信号，系统和通信系统的基础。信号理论和系统理论的数学原理将应用于通信理论背景中。该单元将为学生提供分析和解决复杂的开放式通信问题的工具，并评估所提出的解决方案的技术限制。
系统工程与面向对象编程（计算机系统相关教育、国内自动化专业缺失这块）
制造业，航空航天，机器人，能源，金融，医疗保健和许多其他领域的工程应用主要是基于计算机或计算机控制的。为了能够创建基于计算机和计算机控制的应用程序，学生需要了解并熟练地在整个系统工程生命周期中工作。该模块以与系统工程相关的第一年本科学习目标为基础，进一步培养学生在计算机和软件主导系统的设计和开发方面的技能。将重点关注系统工程生命周期（需求捕获，体系结构定义，子系统设计和测试，集成，实现和验证）和项目管理。学生将使用UML / SysML来建模系统。将引入C ++用于算法问题解决。将探索与工程系统相关的质量，风险和可靠性。
大三
数字信号处理（对标国内数字信号处理、数字图像处理）
本课程旨在向学生介绍数字处理技术，包括数字信号的采样和分析、数字文件管理器的设计以及数字图像处理的介绍。研究了离散信号和系统，重点研究了离散信号分析和数字滤波器设计所必需的频域理论。还介绍了与数字图像相关的概念以及一些基本的数字图像处理操作。
财务与法律（国内设有法律课程、但自动化一般没有经济相关必修课）
本课程旨在向工程系学生介绍工程师在工作环境中可能遇到的一些关键财务和法律问题。该模块将直接利用预算编制、融资、评估财务风险和在工程项目和/或产品开发背景下做出财务决策等实际问题。同时，本课程将培养学生对签订工程项目和产品开发和交付合同的法律方面的理解，以及对环境法规、数据保护和知识产权的认识。通过两个学科的一系列平行运行的讲座，该模块将提供两个领域的工作知识以及它们如何影响工程实践。作为评估的一部分，将重点放在小组工作、报告撰写和陈述，并辅以在线练习和个人投资组合。
智能系统（国内本科一般为选修）
本课程将向学生介绍智能系统的主题，该主题在建模、控制和模式识别方面具有特殊的应用。虽然这一技术领域可以被认为是广泛的，但重点将是模糊系统和有趣的协同作用，如模糊系统和人工神经网络（ANN）之间的协同作用，包括神经模糊体系结构。本课程应吸引所有来自工程和科学背景的学生，他们希望更多地了解人工智能和机器学习相关的范例，并且主要是如何有效地应用相关的架构来解决现实世界中的问题，即非线性、噪声和具有以下特征的问题：不确定性。由于知识从人到机器、从机器到人的转移以及从数据（大数据）中提取的知识被视为成功经济、健康福祉和清洁环境的重要组成部分，因此本单元也确实是及时的。最后，该模块通过每周的互动讲座、实验室实验、视频演示和问题解决，在理论基础和应用实例之间实现了通常难以实现的平衡。
状态空间控制设计（对标国内现代控制理论）
本模块的目的是：介绍多变量系统控制器分析和设计的状态空间方法；教授使用分析工具和方法进行状态空间控制设计；演示连续和采样数据系统之间的相似性；并将分析扩展到非线性系统。所涵盖的材料包括：连续系统的结构特性（模态分解、可控性、可观测性、稳定性）；连续系统的设计（极点配置、观测器设计、分离原理、内部模型原理、最优控制、LQG、参考跟踪、积分控制）以及采样数据系统的等效物。
系统辨识（国内本科为选修）
利用牛顿定律或其他已知物理定律对动力系统进行建模，往往具有挑战性且成本高昂，需要大量的专业知识。另一种方法是通过“系统识别”，对物理系统的输入和输出进行观察，并直接推断或估计动态模型。本模块介绍了识别问题的两种主要思考方式，支撑它们的理论框架和计算模型估计值的算法。它使用合成的和真实的问题来说明这个过程，并展示了如何验证模型以供将来使用。
另外还存在着许多实践环节
经过比对，与国内相比，该大学将国内一些选修课程列入必修、加深了数学难度、引入了财务教育与系统工程（包含计算机系统）教育、但是相比于国内自动化专业一般会开设过程控制方向，而该大学并没有将过程控制系设置在自动控制系。
（完）
